一种基于FCB过程的余热锅炉汽包水位控制方法和系统与流程

本发明涉及火电机组自动控制，尤其涉及一种基于fcb过程的余热锅炉汽包水位控制方法和系统。

背景技术：

1、液化天然气(lng)机组是一种将液化天然气的化学能转化为电能的发电机组，由于其发电效率高、排放物对环境污染小，燃料易于存储和运输，已广泛应用于全球电力生产。

2、余热锅炉主要包括过热器、再热器、省煤器、空气预热器等汽包，工艺上称为高压汽包、中压汽包和低压汽包；余热锅炉的作用是利用燃气轮机排出的高温废气产生蒸汽，为蒸汽轮机提供动力，从而提高整个发电系统的效率。

3、余热锅炉汽包水位控制装置的作用是控制锅炉汽包水位，保持水位稳定，防止水位过高或过低，从而保证锅炉的安全运行。具体来说，该系统通过监测汽包水位的变化，自动调节给水量，使水位保持在一个合理的范围内。当水位过高时，系统会自动减少给水量，反之则增加给水量。这样可以避免水位过高导致蒸汽带水，影响蒸汽品质，同时也可以避免水位过低导致锅炉干烧，损坏锅炉设备。

4、传统的汽包水位控制装置没有设计针对机组fcb动作的专门控制功能，fcb动作后，由于锅炉汽包压力的快速增加，造成大幅下降的汽包虚假水位，为恢复汽包水位至设定值，给水控制装置出力快速增加，极易造成给水泵超过额定出力；随着汽机旁路的打开，汽包压力又会快速下降，此时汽包水位快速增加。汽包水位的忽低忽高，增加了fcb失败风险。

5、公开号为cn112944322a的中国专利公开了一种火力发电机组fcb过程中给水系统控制方法，当发电机组触发fcb后，给水泵汽轮机高/低压调门为分程控制，两调门接收同一开度指令在不同的指令区间开启，给水泵汽轮机调门指令预设一个较大的开度指令，使高压调门快速打开，该预设指令为与fcb前机组发电负荷对应的曲线函数f(x)；给水控制方式切至单冲量控制方式；同时，1)对汽包水位设定值与实际值的偏差放大k倍，再作为单冲量控制器的输入，其中k值为汽包水位偏差绝对值的曲线函数；2)对单冲量控制器输出上限值进行限制，上限值为触发fcb前给水主控指令的输出值。该发明通过给水泵汽轮机汽源调整以及给水控制模式的变换，解决fcb过程中给水波动以及汽包水位不稳定的问题。

6、但是，上述方法是通过对单冲量控制器输出上限值进行限制，上限值为触发fcb前给水主控指令的输出值，并且控制指令不能大于fcb动作瞬间的指令值，存在结构复杂，系统组态、调试难度大的问题，仅适用于燃煤锅炉fcb动作过程中的给水控制。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于fcb过程的余热锅炉汽包水位控制方法和系统，解决了现有的水位控制方法存在结构复杂，系统组态、调试难度大的问题，仅适用于燃煤锅炉fcb动作过程中的给水控制的技术问题。

2、本发明第一方面提供的一种基于fcb过程的余热锅炉汽包水位控制方法，包括：

3、响应控制请求，确定所述控制请求对应的待控制余热锅炉并实时获取对应实时动作信号和实时汽包水位测量值；

4、基于预置汽包水位控制系统，采用所述实时动作信号和所述实时汽包水位测量值确定对应的调节阀开度指令；

5、采用所述调节阀开度指令对所述待控制余热锅炉的水位调节阀进行开度控制。

6、可选地，所述预置汽包水位控制系统包括汽包水位控制器、fcb监测及指令寄存模块和操作模块，所述基于预置汽包水位控制系统，采用所述实时动作信号和所述实时汽包水位测量值确定对应的调节阀开度指令的步骤，包括：

7、采用所述实时汽包水位测量值和预设的汽包水位设定值输入所述汽包水位控制器，输出所述待控制余热锅炉的汽包水位控制值；

8、当所述实时动作信号为fcb信号时，获取所述fcb信号当前时刻的汽包水位控制值作为动作控制值；

9、采用所述动作控制值和所述汽包水位控制值输入所述fcb监测及指令寄存模块，输出对应的高低值报警信号；

10、采用所述高低值报警信号输入所述操作模块，输出对应的调节阀开度指令。

11、可选地，所述fcb监测及指令寄存模块为第一fcb监测及指令寄存模块或第二fcb监测及指令寄存模块。

12、可选地，所述第一fcb监测及指令寄存模块包括第一选择逻辑单元、比值操作单元、第一减法器单元和第一高低值报警单元，当所述fcb监测及指令寄存模块为所述第一fcb监测及指令寄存模块时，所述采用所述动作控制值和所述汽包水位控制值输入所述fcb监测及指令寄存模块，输出对应的高低值报警信号的步骤，包括：

13、当所述第一选择逻辑单元接收到的所述动作信号为fcb信号时，将所述动作控制值输入到所述比值操作单元，输出标准控制值；

14、采用所述标准控制值和当前时刻的所述汽包水位控制值输入所述第一减法器单元，输出第一减法结果，其中，所述当前时刻的所述汽包水位控制值为采用当前时刻所述实时汽包水位测量值输入所述汽包水位控制器所生成；

15、采用所述第一减法结果输入所述第一高低值报警单元，生成对应的高低值报警信号。

16、可选地，所述比值操作单元为比值函数，所述比值函数具体为：

17、co1＝aco0

18、式中，co1表示所述标准控制值，a表示比值系数，co0表示所述动作控制值。

19、可选地，所述第二fcb监测及指令寄存模块包括第二选择逻辑单元、匹配操作单元、第二减法器单元和第二高低值报警单元，当所述fcb监测及指令寄存模块为所述第二fcb监测及指令寄存模块时，所述采用所述动作控制值和所述汽包水位控制值输入所述fcb监测及指令寄存模块，输出对应的高低值报警信号的步骤，包括：

20、当所述第二选择逻辑单元接收到的所述动作信号为fcb信号时，将所述动作控制值输入到所述匹配操作单元，输出标准控制值；

21、采用所述标准控制值和当前时刻的所述汽包水位控制值输入所述第二减法器单元，输出第二减法结果，其中，所述当前时刻的所述汽包水位控制值为采用当前时刻所述实时汽包水位测量值输入所述汽包水位控制器所生成；

22、采用所述第二减法结果输入所述第二高低值报警单元，生成对应的高低值报警信号。

23、可选地，所述当所述第二选择逻辑单元接收到的所述动作信号为fcb信号时，将所述动作控制值输入到所述匹配操作单元，输出标准控制值的步骤，包括：

24、当所述第二选择逻辑单元接收到的所述动作信号为fcb信号时，采用所述动作控制值搜索预置标准值表匹配，输出对应的标准控制值。

25、可选地，所述采用所述高低值报警信号输入所述操作模块，输出对应的调节阀开度指令的步骤包括：

26、当所述高低值报警信号为高值报警信号，则输出对应的闭锁增调节阀开度指令；

27、当所述高低值报警信号为低值报警信号，则输出对应的复位调节阀开度指令。

28、本发明第二方面提供的一种基于fcb过程的余热锅炉汽包水位控制系统，包括：

29、响应模块，用于响应控制请求，确定所述控制请求对应的待控制余热锅炉并实时获取对应实时动作信号和实时汽包水位测量值；

30、调节阀开度指令模块，用于基于预置汽包水位控制系统，采用所述实时动作信号和所述实时汽包水位测量值确定对应的调节阀开度指令；

31、开度控制模块，用于采用所述调节阀开度指令对所述待控制余热锅炉的水位调节阀进行开度控制。

32、可选地，所述预置汽包水位控制系统包括汽包水位控制器、fcb监测及指令寄存模块和操作模块，所述调节阀开度指令模块包括：

33、汽包水位控制值子模块，用于采用所述实时汽包水位测量值和预设的汽包水位设定值输入所述汽包水位控制器，输出所述待控制余热锅炉的汽包水位控制值；

34、动作控制值子模块，用于当所述实时动作信号为fcb信号时，获取所述fcb信号当前时刻的汽包水位控制值作为动作控制值；

35、高低值报警信号子模块，用于采用所述动作控制值和所述汽包水位控制值输入所述fcb监测及指令寄存模块，输出对应的高低值报警信号；

36、操作输出子模块，用于采用所述高低值报警信号输入所述操作模块，输出对应的调节阀开度指令。

37、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

38、响应控制请求，确定控制请求对应的待控制余热锅炉并实时获取对应实时动作信号和实时汽包水位测量值，基于预置汽包水位控制系统，采用实时动作信号和实时汽包水位测量值确定对应的调节阀开度指令，采用调节阀开度指令对待控制余热锅炉的水位调节阀进行开度控制；解决了现有的水位控制方法存在结构复杂，系统组态、调试难度大的问题，仅适用于燃煤锅炉fcb动作过程中的给水控制的技术问题；通过实时监测余热锅炉的fcb动作瞬间的实时汽包水位测量值并进行比值或匹配，产生汽包水位调节门开度闭锁增指令或复位指令，避免fcb动作后给水泵过出力，同时，减少汽包水位波动范围，缩短汽包水位恢复至正常值的时间，提高机组fcb成功率。